輕量化設(shè)計(jì)是未來塑料加工技術(shù)的趨勢之一。塑料輕量化不僅有助于節(jié)省原料成本，對于汽車、航天航空等產(chǎn)業(yè)更意味著產(chǎn)品整體性能和競爭力的提升。

微孔發(fā)泡注塑成型是在這個(gè)背景下發(fā)展起來的新技術(shù)。其最大的優(yōu)勢在于能進(jìn)一步激發(fā)塑料輕量化的潛能。同時(shí)，該技術(shù)還可減少縮痕、翹曲變形和內(nèi)應(yīng)力區(qū)域，降低鎖模力和注塑壓力，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。

特殊制備的微孔發(fā)泡塑料還可以根據(jù)產(chǎn)品需求具備一些功能特性，例如隔熱、隔聲、較低的介電常數(shù)等。

近年來，國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)端的需求和環(huán)保政策的導(dǎo)向使發(fā)泡注塑成型技術(shù)成為領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)，也促使該工藝不斷發(fā)展和完善。但是微孔發(fā)泡注塑成型設(shè)備和工藝關(guān)鍵技術(shù)大多為國外大型公司如Trexel、Arburg、Engel 等所壟斷，在一定程度上制約了國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

近日，浙江大學(xué)任亦心等介紹了微孔發(fā)泡注塑成型的原理和工藝過程，結(jié)合國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)界具體的設(shè)備創(chuàng)新案例，就微孔發(fā)泡注塑設(shè)備的各個(gè)功能模塊分別展開綜述，并對今后微孔發(fā)泡注塑的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

文章亮點(diǎn)

微孔發(fā)泡注塑成型工藝過程

微孔發(fā)泡注射成型的原理是利用快速改變溫度、壓力等工藝參數(shù)的方法，使聚合物-熔體氣體均相體系進(jìn)行微孔發(fā)泡而成型制品。以Trexel公司的MuCell技術(shù)為典例，微孔發(fā)泡注塑設(shè)備及其過程中對應(yīng)的兩相形態(tài)變化如圖1所示。

首先，由高壓氣瓶提供超臨界流體 ( 通常為氮?dú)饣蚨趸迹湫蛣┝繛?0.2～1.0% ) ，在螺桿回收期間通過噴射器以精確的流率注入混合段機(jī)筒內(nèi)已經(jīng)熔化的聚合物中; 在螺桿向前輸送物料的同時(shí)，特殊設(shè)計(jì)的螺桿混合段元件把氣體切碎、攪混，使其均勻溶解在聚合物熔體中，形成塑料熔體-氣體均相體系。有些設(shè)備還會專門設(shè)置擴(kuò)散室進(jìn)一步均化。

由于止回閥和封閉式射咀的存在，均相體系能在高壓下保持不發(fā)生離析，這是均勻成核的條件。隨后，該體系將通過封閉式射咀高速注入已充壓縮氣體的模腔。模腔內(nèi)足夠高的壓力防止氣泡在充模階段生長。充模完成后，型腔內(nèi)壓力驟降，氣體在聚合物中形成非常高的過飽和度，極不穩(wěn)定。高能態(tài)分子聚合誘發(fā)形成泡核。隨著外部壓力繼續(xù)減小，氣泡迅速膨脹，直至模腔被充滿、物料凝固。

微孔發(fā)泡注塑成型技術(shù)和設(shè)備在未來會呈現(xiàn)如下發(fā)展趨勢

●設(shè)備復(fù)雜性降低

許多大型注塑設(shè)備企業(yè)開始涉足這一市場，他們迫切需要解決的是如何將微孔發(fā)泡技術(shù)與客戶已有的普通注塑機(jī)進(jìn)行適配，實(shí)現(xiàn)低成本的更新改造。設(shè)備研發(fā)整體朝著降低發(fā)泡設(shè)備復(fù)雜性的方向發(fā)展。

●智能化提升

隨著仿真軟件和人工智能技術(shù)的發(fā)展，更加智能、操作友好的控制系統(tǒng)會集成到微孔發(fā)泡注塑機(jī)中。能進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測、仿真計(jì)算、智能控制及可視化呈現(xiàn)的輔助 模塊在未來也適合應(yīng)用于更為復(fù)雜的微孔發(fā)泡注塑過程，在氣泡形態(tài)穩(wěn)定性的控制、表面缺陷處理上有所突破。

●關(guān)注環(huán)保領(lǐng)域

作為一種綠色塑料加工技術(shù)，微孔發(fā)泡還可能進(jìn)一步與塑料循環(huán)利用相結(jié)合。例如對廢棄塑料制品粉碎、再造粒和再發(fā)泡; 或采用三明治結(jié)構(gòu)將回收的廢棄塑料發(fā)泡作為內(nèi)芯等。

●關(guān)注功能材料領(lǐng)域

關(guān)注功能材料領(lǐng)域。對于微孔發(fā)泡塑料功能的深入研究會讓微孔發(fā)泡技術(shù)潛在的應(yīng)用場景進(jìn)一步拓寬，特別是在對聲學(xué)、熱學(xué)、減震等有要求的特殊場景中。

目前，幾乎所有領(lǐng)先的微孔發(fā)泡注塑設(shè)備廠商都是國外的企業(yè)。國內(nèi)微孔發(fā)泡領(lǐng)域主要集中在對原料工藝方面的研究，在設(shè)備和產(chǎn)業(yè)化方面還處于起步階段。為實(shí)現(xiàn)國內(nèi)微孔發(fā)泡塑料技術(shù)革新，還需通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，不斷優(yōu)化過程設(shè)備，早日實(shí)現(xiàn)我國塑料產(chǎn)業(yè)的高端化、智能化升級。

上述成果以題為“微孔發(fā)泡注塑成型工藝及其設(shè)備的技術(shù)進(jìn)展”發(fā)表在《中國塑料》雜志，文章的通訊作者為浙江大學(xué)能源工程學(xué)院許忠斌教授。該研究得到：國家自然科學(xué)基金（52073247）；浙江省教育廳一般科研項(xiàng)目（Y201941430）；浙江大學(xué)（校合-2020-KYY-533005-0041）等項(xiàng)目的資助。